JP2018101490A - ヒーターユニットおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような従来の平板状ヒーターは、図2に示されるように、PTCヒーター素子1とヒーターユニットを絶縁するために、PTCヒーター素子1の主表面に形成した電極と金属電極板3を接着層6で接着し、その周りに絶縁性シート7(例えば、東レ・デュポン株式会社製のポリイミドシート、商品名:カプトン(登録商標))を巻いて絶縁し、さらに熱を伝えるために角形パイプ状の金属8で圧接した構造を有しているが、このような構造であるために、熱抵抗が発生し、ヒーターの昇温特性に問題が有った。
本発明者は、種々検討を行った結果、PTCヒーター素子の主表面に形成した電極と金属電極板を接着剤で接着した上に、さらに粒子状の絶縁材料を混合分散させた接着層で金属放熱板を接着させることにより、PTCヒーター素子との絶縁を確保し、かつPTCヒーター素子にて発生する熱をより早く均一に被加熱物に伝達できることを見出して、本発明を完成した。
平板状の正温度係数セラミック素子の上面および下面に接着剤を塗布して金属電極板を貼り付ける工程、及び
粒子状の絶縁材料を混合分散させた接着剤を用意し、当該接着剤を前記金属電極板の表面に塗布した後、金属放熱板を貼り付ける工程
を含むことを特徴とする。
図1に示されるように、本発明のヒーターユニットにおいては、平板状のPTCヒーター素子1の上面および下面(両電極面)にそれぞれ第1接着層2を介して金属電極板3が設けられており、この金属電極板3のさらに外側には、第2接着層4を介して金属放熱板5が設けられている。
また、上記のPTCヒーター素子1の上面および下面に設けられる第1接着層2は、耐熱性、導電性及び熱伝導性の点からシリコン系接着剤を用いて形成されることが好ましく、金属電極板3はアルミニウムやステンレスなどから成る金属板であり、金属電極板3の厚みとしては0.2〜0.5mmが好ましい。
この際、外側の金属放熱板を接着する接着剤中に5〜50重量%の割合で、ガラスビーズを混合分散させることが好ましい。5重量%より小さいと、絶縁性を保つことが難しく、50重量%を超えると熱伝導性が阻害されることから、絶縁性と熱伝導性の両立を図る観点から第2接着層4に占めるガラスビーズ(絶縁材料)の割合を5〜10重量%にすることが好ましい。また、平均粒径30〜100μmのガラスビーズを混合分散されている接着層材料を使用することが好ましい。このような接着層材料を用いて金属放熱板が貼着されたヒーターユニットは、優れた昇温特性、即ち、短時間で所定の温度に達する速熱性を有している。
以下、本発明のヒーターユニットの製造例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
一方、従来例として、上記の本発明例で用いたのと同じPTC素子の両主表面に、上記の本発明例にて使用したのと同じ市販のシリコン系接着剤を塗布し、厚み0.2mmの金属電極板を貼り付けた。このようにして得られた積層体を絶縁性シート(厚さ50μmのカプトン(登録商標)フィルム)を巻いて絶縁し、さらに金属製の角形チューブを被せ、この角形チューブに圧力を加えて上記絶縁性シートと圧接する様にし、図2に示される構成を有したPTCヒーターユニットを作製した。
図3に示されるように、同じPTC素子を用いた場合でも、本発明例と従来例には大きな差が有り、本発明例の場合には、短時間で所定の温度に達し、この温度が一定に維持される。また、本発明例の場合には、カプトン(登録商標)フィルムの様な絶縁性シートを使用することなく、電極板と絶縁された金属放熱板を設けることができ、この金属放熱板の厚みも放熱性を向上させるため、必要最小限で薄くすることができる。
これに対し、従来例の場合には、角形のパイプに圧力を加えて絶縁性シートに圧接させてこれを金属放熱板としているので、本発明例の様に、角形のパイプを構成する金属放熱板の厚みを1.0mm以下に薄くすることはできない。もし、それ以下に厚みを薄くすると、角形パイプの剛性が低下し、ヒーターユニットの形状が保持できなくなるからである。さらに、この従来例には、角形パイプと絶縁性シートを圧接させる際に印加する圧力により、セラミック製のPTC素子にクラックが発生するおそれが有り、また、この圧接時に絶縁性シートが損傷して、絶縁が保てなくなる可能性も有った。
上記実施例における比較試験からもわかるように、本発明は、従来例における問題点を解消できるものであり、また、本発明では金属放熱板と金属電極板を、最短距離で熱抵抗を最小限にして熱結合できるため、速熱性が要求されるPTCヒーターユニットの構造として従来より優れたものである。
2 第1接着層
3 金属電極板
4 第2接着層(粒子状の絶縁材料を含む層)
5 金属放熱板
6 接着層
7 絶縁性シート
8 角形パイプ状の金属
Claims (4)
- 平板状の正温度係数セラミック素子の上面および下面にそれぞれ第1接着層を介して金属電極板が設けられており、前記金属電極板のさらに外側に第2接着層を介して金属放熱板が設けられた層構成を有していること、及び、前記の第2接着層が粒子状の絶縁材料を分散された状態で含むことを特徴とするヒーターユニット。
- 前記第2接着層に占める前記絶縁材料の割合が5〜50重量%であることを特徴とする請求項1に記載のヒーターユニット。
- 前記絶縁材料が、平均粒径30〜100μmのガラスビーズであることを特徴とする請求項1または2に記載のヒーターユニット。
- ヒーターユニットを製造するための方法であって、当該製造方法が、以下の工程:
平板状の正温度係数セラミック素子の上面および下面に接着剤を塗布して金属電極板を貼り付ける工程、及び
粒子状の絶縁材料を混合分散させた接着剤を用意し、当該接着剤を前記金属電極板の表面に塗布した後、金属放熱板を貼り付ける工程
を含むことを特徴とするヒーターユニットの製造方法。
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JP2016245669A JP2018101490A (ja) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | ヒーターユニットおよびその製造方法 |
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2016
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